iOS底层原理之类，元类数据结构探索（下）

Posted WeaterMr

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了iOS底层原理之类，元类数据结构探索（下）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

ios底层原理之类，元类数据结构探索（下）

一，class_rw_t中firstSubclass探索

(lldb) p/x GoodOne.class
(Class) $0 = 0x0000000100008398 GoodOne
(lldb) p/x 0x0000000100008398 + 0x20
(long) $1 = 0x00000001000083b8
(lldb) p (class_data_bits_t*)0x00000001000083b8
(class_data_bits_t *) $2 = 0x00000001000083b8
(lldb) p $2->data()
(class_rw_t *) $3 = 0x000000010069a990
(lldb) p *$3
(class_rw_t) $5 = {
  flags = 2148007936
  witness = 1
  ro_or_rw_ext = {
    std::__1::atomic<unsigned long> = {
      Value = 4295000128
    }
  }
  firstSubclass = nil
  nextSiblingClass = NSUUID
}

(lldb) p GoodTwo.class
(Class) $10 = GoodTwo
(lldb) p $2->data()
(class_rw_t *) $11 = 0x000000010069a990
(lldb) p *$11
(class_rw_t) $12 = {
  flags = 2148007936
  witness = 1
  ro_or_rw_ext = {
    std::__1::atomic<unsigned long> = {
      Value = 4295000128
    }
  }
  firstSubclass = GoodTwo
  nextSiblingClass = NSUUID
}

我们通过打印可得出结论：GoodTwo 继承于 GoodOne ，当我们查看GoodOne 中的 class_rw_t 数据时 firstSubclass = nil 这时他的子类GoodTwo 并没有加载，当我们调用p GoodTwo.class 时 ，在打印可以发现 firstSubclass = GoodTwo，所以我们有一个推测，类的加载是一种懒加载的形式。

二，class_ro_t 中的baseProperties探究

(lldb) p $12.ro()
(const class_ro_t *) $13 = 0x0000000100008040
(lldb) p *$13
(const class_ro_t) $14 = {
  flags = 0
  instanceStart = 8
  instanceSize = 16
  reserved = 0
   = {
    ivarLayout = 0x0000000000000000
    nonMetaclass = nil
  }
  name = {
    std::__1::atomic<const char *> = "GoodOne" {
      Value = 0x0000000100003ea9 "GoodOne"
    }
  }
  baseMethodList = 0x0000000100008088
  baseProtocols = nil
  ivars = 0x00000001000080f0
  weakIvarLayout = 0x0000000000000000
  baseProperties = 0x0000000100008118
  _swiftMetadataInitializer_NEVER_USE = {}
  
(lldb) p *$14.baseProperties
(property_list_t) $15 = {
  entsize_list_tt<property_t, property_list_t, 0, PointerModifierNop> = (entsizeAndFlags = 16, count = 1)
}
(lldb) p $15.get(0)
(property_t) $16 = (name = "hobby", attributes = "T@\\"NSString\\",C,N,V_hobby")
}

通过内存偏移取值可以看到，baseProperties中也是存放当前类的属性。

三， class_ro_t 中的ivars 探索

(lldb) p/x GoodOne.class
(Class) $0 = 0x0000000100008388 GoodOne
(lldb) p/x 0x0000000100008388 + 0x20
(long) $1 = 0x00000001000083a8
(lldb) p (class_data_bits_t*)0x00000001000083a8
(class_data_bits_t *) $2 = 0x00000001000083a8
(lldb) p *$2->data()
(class_rw_t) $3 = {
  flags = 2148007936
  witness = 1
  ro_or_rw_ext = {
    std::__1::atomic<unsigned long> = {
      Value = 4295000128
    }
  }
  firstSubclass = nil
  nextSiblingClass = NSUUID
}
(lldb) p *$3.ro()
(const class_ro_t) $4 = {
  flags = 0
  instanceStart = 8
  instanceSize = 24
  reserved = 0
   = {
    ivarLayout = 0x0000000000000000
    nonMetaclass = nil
  }
  name = {
    std::__1::atomic<const char *> = "GoodOne" {
      Value = 0x0000000100003ec3 "GoodOne"
    }
  }
  baseMethodList = 0x0000000100008088
  baseProtocols = nil
  ivars = 0x00000001000080f0
  weakIvarLayout = 0x0000000000000000
  baseProperties = 0x0000000100008138
  _swiftMetadataInitializer_NEVER_USE = {}
}
(lldb) p $4.ivars
(const ivar_list_t *const) $5 = 0x00000001000080f0
(lldb) p *$5
(const ivar_list_t) $6 = {
  entsize_list_tt<ivar_t, ivar_list_t, 0, PointerModifierNop> = (entsizeAndFlags = 32, count = 2)
}
(lldb) p $6.get(0)
(ivar_t) $7 = {
  offset = 0x0000000100008368
  name = 0x0000000100003eeb "count"
  type = 0x0000000100003f79 "@\\"NSString\\""
  alignment_raw = 3
  size = 8
}
(lldb) p $6.get(1)
(ivar_t) $8 = {
  offset = 0x0000000100008370
  name = 0x0000000100003ef1 "_name"
  type = 0x0000000100003f79 "@\\"NSString\\""
  alignment_raw = 3
  size = 8
}
(lldb)

通过打印我们可以看出原来类中的成员变量信息都放在ivar_list_t中。

四，成员变量 VS 实例变量VS 属性。

  @interface GoodOne : NSObject{
    NSString *count; 成员变量
    NSObject *obg;   实例变量

}
@property (nonatomic, copy) NSString *name; 属性

结论：

属性 = 带下划线成员变量 + setter + getter 方法 这也是为什么ProperiesList中只有属性没有成员变量，而IvarList中有对应的成员变量，和带下划线的成员变量。
实例变量 : 特殊的成员变量 (类的实例化)

六，setter方法在底层的实现原理

1，我们可以确认一点，setter方法本质就是对某一块内存赋值。那么不同的属性set方法是不一样的，那么不可能我们每一个不同的setter方法都在最底层去实现。所以这里就有一个中间层对所有的set方法做一层处理。然后在通过imp 重定向到setPropety 方法最后找到对应的内存存储区域。

@property (nonatomic, copy) NSArray *array1;
@property (nonatomic, strong) NSArray *array;

static void _I_Goods_setArray1_(Goods * self, SEL _cmd, NSArray * _Nonnull array1) { objc_setProperty (self, _cmd, __OFFSETOFIVAR__(struct Goods, _array1), (id)array1, 0, 1); }

static NSArray * _Nonnull _I_Goods_array(Goods * self, SEL _cmd) { return (*(NSArray * _Nonnull *)((char *)self + OBJC_IVAR_$_Goods$_array)); }
static void _I_Goods_setArray_(Goods * self, SEL _cmd, NSArray * _Nonnull array) { (*(NSArray * _Nonnull *)((char *)self + OBJC_IVAR_$_Goods$_array)) = array; }

在这里插入图片描述

结论：copy修饰的属性使用objc_setProperty方式实现，其它属性使用内存偏移实现

七，类方法信息的储存位置

(lldb) p/x GoodOne.class
(Class) $0 = 0x00000001000083b0 GoodOne
(lldb) x/4gx GoodOne.class
0x1000083b0: 0x00000001000083d8 0x000000010036a140
0x1000083c0: 0x00000001007a6020 0x0002802800000007
(lldb) p/x 0x00000001000083d8 & 0x00007ffffffffff8
(long) $2 = 0x00000001000083d8
(lldb) p/x 0x00000001000083d8 + 0x20
(long) $3 = 0x00000001000083f8
(lldb) p (class_data_bits_t*)$3
(class_data_bits_t *) $4 = 0x00000001000083f8
(lldb) p *$4->data()
(class_rw_t) $5 = {
  flags = 2684878849
  witness = 1
  ro_or_rw_ext = {
    std::__1::atomic<unsigned long> = {
      Value = 4295000432
    }
  }
  firstSubclass = nil
  nextSiblingClass = 0x00007fff802c5eb0
}
(lldb) p $5.methods()
(const method_array_t) $6 = {
  list_array_tt<method_t, method_list_t, method_list_t_authed_ptr> = {
     = {
      list = {
        ptr = 0x00000001000081b8
      }
      arrayAndFlag = 4295000504
    }
  }
}
(lldb) p $6.list.ptr
(method_list_t *const) $7 = 0x00000001000081b8
(lldb) p *$7
(method_list_t) $8 = {
  entsize_list_tt<method_t, method_list_t, 4294901763, method_t::pointer_modifier> = (entsizeAndFlags = 27, count = 1)
}
(lldb) p *$8.get(0)
error: <user expression 10>:1:1: indirection requires pointer operand ('method_t' invalid)
*$8.get(0)
^~~~~~~~~~
(lldb) p $8.get(0)
(method_t) $9 = {}
(lldb) p $8.get(0).big()
(method_t::big) $10 = {
  name = "stGood"
  types = 0x0000000100003f8d "v16@0:8"
  imp = 0x0000000100003cf0 (KCObjcBuild`+[GoodOne stGood])
}
结论：类方法存储在元类中。这可能也是为什么有元类这个概念的原因之一，对象的依附是类，那类的依附就是元类

补充（一） 针对2020年苹果对类的优化

先来了解两个概念

Clean Memory

clean memory 干净的不可更改的内存。
例如：class_ro_t 就属于clean memory，因为它是只读的
clean memory 的优点：可以通过系统调控，回收或者重新加载 ，从而节省更多的内存空间。

Dirty Memory

dirty memory： 不干净的，可随时更改内存。
例如：class_rw_t 就属于 dirty memory ，当进程运行时类的数据结构发生改变时 内存也相应的发生变化即成为 dirty memory，

由于dirty memory要比clean memory昂贵的多，只要进行运行它就必须一直存在，所以苹果针对
class_rw_t 做了相关优化，将class_rw_t 中常用和非常用字段做了分离。将常用的字段放到class_rw_ext_t 中，这样class_rw_t的内存空间节约将近一倍。
在这里插入图片描述

补充（二）类中的方法编码

{(struct objc_selector *)"setArray1:", "v24@0:8@16", (void *)_I_Goods_setArray1_},

v 表示：void返回类型。
24 表示：setArray1函数占用的字节数。
@ 表示：参数，id self。
0 表示：从0号位置开始。
: 表示： SEL。
8 表示：从8号位置开始。
@ 表示：参数，setArray1。
16 表示：从16号位置开始。
在这里插入图片描述

通过xcode查看编码图：打开xcode–> command+shift+0–> 搜索ivar_getTypeEncoding–> 点击Type Encodings

未完待续。。。

以上是关于iOS底层原理之类，元类数据结构探索（下）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

iOS底层探索之类的结构(下)

iOS开发底层之类的底层探究-05

iOS开发底层之类的底层Cache_t 探究 - 07

iOS开发底层之类的底层Cache_t 探究 - 07

iOS底层探索之类的结构(下)

iOS底层探索之类的结构—cache分析(下)